激光全息三维应力测试技术研究

摘要

应力的测量通常是通过三维形变的测量来实现的，而三维形变测量一直是结构工程领域的重要问题。本文基于全息干涉术的原理，运用数字全息的技术，提出一种三维应力的测量方法，即激光全息法测三维应力。
　　全息干涉计测试技术是一种可以对物体的变化过程进行无干预、可视化测量的光学检测方法，具有全场、实时、非接触、条纹对比度好、测量精度高等优点，在物体的不规则位移、形变等方面的研究中，其独特的优点使其具有广阔的应用前景。本文设计了全息干涉测试系统，并对该系统涉及的相关问题进行了详细的研究，内容覆盖理论研究、光路设计、光学调试、实验论证以及可行性分析等方面，取得了有实用价值的研究成果。
　　对于现在相移器的操作复杂并且很昂贵的不足条件，提出了数字相移的方法。将全息干涉术与该方法结合，并做了大量相移干涉术的实验。通过MATLAB软件，并使用图像处理，对干涉条纹进行准确的控制。实现了四步相移，得到了四个干涉图。再通过相位去包裹的方法，最后成功对物体三维位相差进行测量，实现了物体三维测试。实验表明，该方法避免古老的相移器的误差，并且简化了光路。该方法操作简单精度高，测试精度可达1/10波长。由此可见应用激光全息法测量三维应力是一个有效可行的方法。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 传统全息术发展概述

1．2 数字全息的发展与应用

1．2．1 数字全息的发展概况

1．2．2 数字全息的应用

1．3 本课题研究的意义

1．4 本论文主要研究内容

第二章 全息的基本理论

2．1 光的衍射

2．1．1 菲涅尔衍射

2．1．2 夫琅禾费衍射

2．2 光学全息的基本原理

2．2．1 全息记录

2．2．2 全息再现

2．3 全息干涉术的基本理论

2．3．1 全息干涉术的概念及特点

2．3．2 全息干涉计量术的分类

2．4 小结

第三章 数字全息术的相关实验研究

3．1 激光器的选择

3．1．1 氮氖激光器

3．1．2 半导体泵浦YAG固体激光器

3．2 空间滤波器的选择

3．3 CCD相机性能研究

3．3．1 CCD的特性

3．3．2 CCD的参数

3．4 实验光路调校步骤

3．5 数字全息光路的设计及实验结果

3．5．1 实验光路的设计

3．5．2 数字全息的记录过程

3．6 复杂物体数字全息实验研究

3．7 小结

第四章 数字相移全息干涉术测量物体三维变形及三维应力

4．1 相位测量概述

4．2 相位测量方法

4．3 相移干涉术

4．3．1 相移干涉术概论

4．3．2 定步长相移法

4．3．3 等步长相移法

4．3．4 非定步长相移算法

4．4 传统相移实现方法

4．5 数字相移全息干涉术的提出和实现

4．5．1 数字相移法测物体三维变形及三维应力实验研究

4．6 小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 论文创新点

5．3 待解决问题

5．4 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文